CN108957203B - 一种检测pt中性线断线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测PT中性线断线的方法。根据PT二次侧的ABC三相电压采样值计算正序基波电压和每一相的各种高次谐波电压；根据PT二次侧的零序电压采样值，计算零序三次谐波电压；根据正序基波电压计算得到电压门槛一；根据每一相的各种高次谐波电压计算得到电压门槛二；当零序三次谐波电压大于电压门槛一，且零序三次谐波电压大于电压门槛二时，经延时报PT中性线断线。利用此方法能够判别出PT中性线断线；当系统中由于空充主变等操作产生各种高次谐波电压时，除三次谐波含量较大外，其他次谐波含量也较大，利用此方法能够防止误判PT中性线断线。

Description

一种检测PT中性线断线的方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域中检测PT中性线断线的方法。

背景技术

电力系统中发生PT断线是一种常见的故障。PT断线按断线的相别可分为中性线断线非中性线断线。中性线断线即N线断线，非中性线断线即A相、B相或C相断线。目前对非中性线断线的研究已经相当成熟，保护装置可以根据零序电压和正序电压等条件来判断是否发生非中性线断线，但对中性线断线的研究却相对较少。当发生PT中性线断线时，由于中性点电位漂移，保护装置的相电压会发生变化，从而可能导致零序方向元件误动，电压元件误动，现场类似的事故发生过多起。中国专利CN201110187854.1中公布了一种利用零序电压三次谐波大于根据正序基波电压计算得到的浮动门槛来检测PT中性线断线的方法，该方法考虑了PT中性线断线时电压三次谐波含量较大的特征，但是未考虑其他工况也可能导致三次谐波含量较大，因此在某些非PT中性线断线的工况下可能发生误判断线。

例如在某些电网中，对主变压器进行充电操作时，由于励磁涌流较大且为非正弦波形，会向系统中注入各种不同频率的高次谐波电流，这些高次谐波电流进入电网，会导致系统中出现高次谐波电压，这些高次谐波电压包括2次及以上多种频率。电压各次谐波频率的含量大小受励磁涌流中谐波电流大小、电网中不同频率谐波阻抗的分布等因素等影响，在电网中不同位置谐波电压特征不同，且随时间变化，一般经过若干秒之后各次谐波逐渐衰减到可以忽略。这种情况下，如果仅依靠三次谐波含量和基波含量来判断是否发生PT中性线断线，则可能误判为断线，并闭锁了保护装置的相关功能，使保护装置拒动的风险提高。

发明内容

本发明的目的是：提出一种充分利用系统中基波和各种高次谐波含量的PT中性线断线检测方法，提高检测的准确性，降低误判PT中性线断线的可能性。

本发明的技术方案是：根据PT二次侧的ABC三相电压采样值计算正序基波电压和每一相的高次谐波电压；根据PT二次侧的零序电压采样值，计算零序三次谐波电压；根据正序基波电压计算得到电压门槛一；根据每一相的高次谐波电压计算得到电压门槛二；当零序三次谐波电压大于电压门槛一，且零序三次谐波电压大于电压门槛二时，经延时报PT中性线断线。

上述零序三次谐波电压大于电压门槛一，是指满足如下公式：

3U_{0_3harm}＞K₁*U₁+U_{3harm_unb} 式①

式①中，3U_{0_3harm}为零序三次谐波电压值，不等式右侧为电压门槛一的计算公式，U₁为正序基波电压，K₁为基波比例系数，U_{3harm_unb}为系统中的零序三次谐波不平衡电压的最大值。

上述零序三次谐波电压大于电压门槛二，是指满足如下公式：

3U_{0_3harm}＞K₂*(U_{A_2harm}+U_{B_2harm}+U_{C_2harm})+K₄*(U_{A_4harm}+U_{B_4harm}+U_{C_4harm})+…+K_n-1*(U_{A_n-1harm}+U_{B_n-1harm}+U_{C_n-1harm})+K_n*(U_{A_nharm}+U_{B_nharm}+U_{C_nharm}) 式②

式②中，不等式右侧为电压门槛二的计算公式，U_{A_2harm}、U_{B_2harm}、U_{C_2harm}分别为ABC三相的二次谐波电压值，U_{A_4harm}、U_{B_4harm}、U_{C_4harm}分别为ABC三相的四次谐波电压值，U_{A_n-1harm}、U_{B_n-1harm}、U_{C_n-1harm}分别为ABC三相的n-1次谐波电压值，U_{A_nharm}、U_{B_nharm}、U_{C_nharm}分别为ABC三相的n次谐波电压值，K₂、K₄…K_n-1、K_n分别为各次谐波的比例系数，n为正整数。

上述比例系数K₁根据CT的特性进行取值，取值范围0.1～0.5；零序三次谐波不平衡电压的最大值取2～4V。

上述比例系数K₂、K₄…K_n-1、K_n的取值范围为1.0及以上。

进一步的，可以增加判别条件：当正序基波电压高于设定门槛值时，才进行PT中性线断线判别。

有益效果

本发明的有益效果是：当在PT二次侧和保护装置之间发生中性线断线时，零序电压中的三次谐波显著而其他次谐波都很小，上述判据的公式①和公式②都能够满足，能够正确判断出PT中性线断线；当电网中其他工况导致零序电压三次谐波较大时，PT安装点其他某一种或多种频次的谐波也较大，上述判据的公式②不满足，不会误判PT中性线断线。提高了PT中性线断线判别的准确性，防止误判PT中性线断线导致误闭锁保护功能。

附图说明

图1是PT中性线断线示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

实施例一：

如图1所示，U1a、U1b、U1c、U1n为PT二次侧的电压输出，U2a、U2b、U2c、U2n为保护装置小PT的二次电压输出，供保护装置进行计算。

通过傅氏方法计算U2a、U2b、U2c可以得到基波电压和2次、3次、4次等各次谐波电压，进而可以得到零序基波电压3U₀、正序基波电压U₁、零序电压的三次谐波电压3U_{0_3harm}。

对式①中的比例系数和零序电压三次谐波含量分别取确定的值，如取K₁＝0.2，U_{3harm_unb}＝2V；根据电网中不同工况下可能存在的高次谐波的含量，对n取确定的值，如已知电网中高次谐波主要为6次及以下，6次以上的含量很小可以忽略，则取n＝6；对式②中各系数分别取确定的值，如取K₂＝K₄＝K₅＝K₆＝1.0。则上述两个判据具体实施中如下

3U_{0_3harm}＞0.2*U₁+2V 式③

3U_{0_3harm}＞(U_{A_2harm}+U_{B_2harm}+U_{C_2harm})+(U_{A_4harm}+U_{B_4harm}+U_{C_4harm})

+(U_{A_5harm}+U_{B_5harm}+U_{C_5harm})+(U_{A_6harm}+U_{B_6harm}+U_{C_6harm}) 式④

当满足上述两式时，经延时报PT中性线断线。

进一步，为防止PT安装点一次系统无电压时，上述两个公式满足导致误判，可增加额外条件：当正序基波电压高于设定门槛值时，才进行PT中性线断线判别。

例如PT安装点一次系统无压，导致PT二次侧U₁接0，且每一相的2次、4次、5次、6次谐波也接近0，若二次系统由于干扰产生较大的三次谐波，则可能满足式③和式④，导致误判PT中性线断线。采用上述额外条件后，可以防止此情况下的误判。

实施例二：

第一个判据的具体参数同实施例一。

假设PT安装在与实施例一不同的另外一个电网，电网中主要高次谐波为4次及以下，4次以上的高次谐波含量很小，则n取4；对式②中各系数分别取确定的值，如取K₂＝K₄＝1.0。则上述两个判据具体实施中如下：

3U_{0_3harm}＞0.2*U₁+2V 式③

3U_{0_3harm}＞(U_{A_2harm}+U_{B_2harm}+U_{C_2harm})+(U_{A_4harm}+U_{B_4harm}+U_{C_4harm}) 式⑤

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种检测PT中性线断线的方法，其特征在于：根据PT二次侧的ABC三相电压采样值计算正序基波电压和每一相的高次谐波电压；根据PT二次侧的零序电压采样值，计算零序三次谐波电压；根据正序基波电压计算得到电压门槛一；根据每一相的高次谐波电压计算得到电压门槛二；当零序三次谐波电压大于电压门槛一，且零序三次谐波电压大于电压门槛二时，经延时报PT中性线断线；

所述零序三次谐波电压大于电压门槛二，是指满足如下公式：

3U_{0_3harm}＞K₂*(U_{A_2harm}+U_{B_2harm}+U_{C_2harm})+K₄*(U_{A_4harm}+U_{B_4harm}+U_{C_4harm})+…+K_n-1*(U_{A_n-1harm}+U_{B_n-1harm}+U_{C_n-1harm})+K_n*(U_{A_nharm}+U_{B_nharm}+U_{C_nharm}) 式②

式②中，不等式右侧为电压门槛二的计算公式，U_{A_2harm}、U_{B_2harm}、U_{C_2harm}分别为ABC三相的二次谐波电压值，U_{A_4harm}、U_{B_4harm}、U_{C_4harm}分别为ABC三相的四次谐波电压值，U_{A_n-1harm}、U_{B_n-1harm}、U_{C_n-1harm}分别为ABC三相的n-1次谐波电压值，U_{A_nharm}、U_{B_nharm}、U_{C_nharm}分别为ABC三相的n次谐波电压值，K₂、K₄…K_n-1、K_n分别为各次谐波的比例系数，n为正整数。

2.如权利要求1所述的一种检测PT中性线断线的方法，其特征在于：所述零序三次谐波电压大于电压门槛一，是指满足如下公式：

3U_{0_3harm}＞K₁*U₁+U_{3harm_unb} 式①

式①中，3U_{0_3harm}为零序三次谐波电压值，不等式右侧为电压门槛一的计算公式，U₁为正序基波电压，K₁为基波比例系数，U_{3harm_unb}为系统中的零序三次谐波不平衡电压的最大值。

3.如权利要求2所述的一种检测PT中性线断线的方法，其特征在于：所述比例系数K₁根据CT的特性进行取值，取值范围0.1～0.5；零序三次谐波不平衡电压的最大值取2～4V。

4.如权利要求1所述的一种检测PT中性线断线的方法，其特征在于：所述比例系数K₂、K₄…K_n-1、K_n的取值范围为1.0及以上。

5.如权利要求1所述的一种检测PT中性线断线的方法，其特征在于：当正序基波电压高于设定门槛值时，才进行PT中性线断线判别。

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